RU2167518C2 - Method for determining information contents of bee family acoustic signal spectrum components when recognizing their state - Google Patents
Method for determining information contents of bee family acoustic signal spectrum components when recognizing their state Download PDFInfo
- Publication number
- RU2167518C2 RU2167518C2 RU98118871A RU98118871A RU2167518C2 RU 2167518 C2 RU2167518 C2 RU 2167518C2 RU 98118871 A RU98118871 A RU 98118871A RU 98118871 A RU98118871 A RU 98118871A RU 2167518 C2 RU2167518 C2 RU 2167518C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- states
- pairs
- values
- coefficients
- narrow frequency
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Complex Calculations (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области пчеловодства и может найти применение в практической работе на индивидуальных и коллективных пасеках. The invention relates to the field of beekeeping and can find application in practical work on individual and collective apiaries.
Известен способ распознавания состояний пчелиной семьи по издаваемому ею акустическому шуму путем его спектрального анализа и измерения амплитуд отдельных спектральных составляющих [1, 2]. Его недостатками являются:
отсутствие четких количественных критериев распознавания конкретных состояний пчелиных семей и определенного алгоритма классификации (указываются лишь качественные отличия амплитудных спектров при различных состояниях);
большое число информативных признаков, по которым должно вестись распознавание различных состояний (этими признаками являются средние значения сигнала в узких частотных полосах шириной 25-30 Гц, причем всего таких частотных полос - 20-25 и они перекрывают диапазон частот от 60 до 600 Гц).There is a method of recognizing the state of the bee family by the acoustic noise emitted by it by spectral analysis and measuring the amplitudes of individual spectral components [1, 2]. Its disadvantages are:
the absence of clear quantitative criteria for recognizing specific states of bee colonies and a certain classification algorithm (only qualitative differences in amplitude spectra for various states are indicated);
a large number of informative signs by which the recognition of various states should be carried out (these signs are the average signal values in narrow frequency bands with a width of 25-30 Hz, and there are 20-25 such frequency bands and they cover the frequency range from 60 to 600 Hz).
Эти недостатки затрудняют распознавание конкретных состояний пчелиных семей, увеличивают время анализа, не обеспечивают возможности количественной оценки достоверности распознавания и усложняют аппаратную (или программную) реализацию средств распознавания. These shortcomings make it difficult to recognize specific conditions of bee colonies, increase the analysis time, do not provide the ability to quantify the reliability of recognition and complicate the hardware (or software) implementation of recognition tools.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является сокращение числа информативных признаков (анализируемых узких полос частот) путем использования количественных критериев информативности этих признаков и отбора наиболее информативных, что позволит построить оптимальный классификатор (решающие правила), а также существенно упростить аппаратную (или программную) реализацию средств распознавания и сократить время анализа. The technical problem to which the invention is directed is to reduce the number of informative features (analyzed narrow frequency bands) by using quantitative criteria for the information content of these signs and selecting the most informative ones, which will allow us to build an optimal classifier (decision rules) and also significantly simplify the hardware (or software) implementation of recognition tools and reduce analysis time.
Решение указанной задачи проводится в три этапа. На первом этапе определяются коэффициенты информативности каждого информативного признака для распознавания конкретных состояний пчелиной семьи. Исходными данными для решения этой задачи являются перечень распознаваемых состояний (Sj, где j = 0, 1, 2, . , N, причем S0 - нормальное состояние) и снятые для них амплитудные или энергетические спектры акустических сигналов, представляемые средневыпрямленными значениями сигнала в узких полосах частот (шириной 25-30 Гц), перекрывающие диапазон от 60 до 600 Гц. Для каждого состояния желательно иметь не менее m = 10 реализаций сигнала (и, соответственно, их спектров), чтобы можно было оценить стабильность спектральных составляющих. Тогда усредненные по этим реализациям значения спектральных составляющих будем называть интенсивностями спектральных составляющих Iij, где i = 1, 2,.., n- порядковые номера спектральных полос, j = 0, 1, 2,.., N - распознаваемые состояния пчелиной семьи
где Iij t - измеренная интенсивность сигнала в i-ой полосе частот при j-м состоянии пчелиной семьи для t-ой реализации сигнала.The solution to this problem is carried out in three stages. At the first stage, the informativeness coefficients of each informative sign are determined for recognition of specific conditions of the bee family. The initial data for solving this problem is a list of recognizable states (S j , where j = 0, 1, 2,., N, and S 0 is the normal state) and the amplitude or energy spectra of acoustic signals taken for them, which are represented by the average rectified signal values in narrow frequency bands (width 25-30 Hz), covering the range from 60 to 600 Hz. For each state, it is desirable to have at least m = 10 signal realizations (and, accordingly, their spectra) so that the stability of the spectral components can be estimated. Then the values of the spectral components averaged over these realizations will be called the intensities of the spectral components I ij , where i = 1, 2, .., n are the serial numbers of the spectral bands, j = 0, 1, 2, .., N are the recognized states of the bee family
where I ij t is the measured signal intensity in the i-th frequency band at the j-th state of the bee family for the t-th signal implementation.
Для оценки стабильности Cij этих интенсивностей для каждого j-го состояния пчелиной семьи определяется дисперсия Dij интенсивностей по m реализациям сигнала
Далее по ним определяются коэффициенты вариаций νij как отношения среднеквадратических отклонений интенсивностей к их усредненным значениям
и уже по ним определяются стабильности
Cij = 1-νij. (4)
Чтобы устранить влияние коэффициента передачи приемного тракта (микрофона и усилителя) на измеренные значения спектральных составляющих сигнала, производится их нормирование относительно среднеквадратического значения всего сигнала в анализируемой полосе частот (60 - 600 Гц).To assess the stability C ij of these intensities for each j-th state of the bee colony, the variance of D ij intensities is determined by m signal realizations
Further, they are used to determine the coefficients of variation ν ij as the ratio of the standard deviations of the intensities to their average values
and they are already determined by stability
C ij = 1-ν ij . (4)
In order to eliminate the influence of the transmission coefficient of the receiving path (microphone and amplifier) on the measured values of the spectral components of the signal, they are normalized with respect to the rms value of the entire signal in the analyzed frequency band (60 - 600 Hz).
Проще всего нормирование осуществлять аппаратно, введя в приемный тракт АРУ (автоматическую регулировку усиления), управляющий сигнал для которой получают с выхода детектора среднеквадратического значения, на вход которого поступает выходной сигнал усилителя с полосой пропускания от 60 до 600 Гц. В этом случае выделенные с помощью узкополосных фильтров или расчетным путем (с помощью дискретного преобразования Фурье) спектральные составляющие сигнала будут пронормированы относительно среднеквадратического значения сигнала для всей анализируемой полосы частот (60 - 600 Гц). The easiest way to standardize is hardware, by introducing an AGC (automatic gain control) into the receiving path, the control signal for which is received from the output of the rms detector, to the input of which the amplifier receives an output signal with a passband from 60 to 600 Hz. In this case, the spectral components of the signal extracted using narrow-band filters or by calculation (using the discrete Fourier transform) will be normalized with respect to the rms value of the signal for the entire analyzed frequency band (60 - 600 Hz).
Если используется численный метод спектрального анализа, то предпочтительней использовать не амплитудные, а энергетические спектры сигнала, поскольку они более устойчивы и могут быть определены по более коротким реализациям сигнала. If the numerical method of spectral analysis is used, it is preferable to use not the amplitude, but the energy spectra of the signal, since they are more stable and can be determined by shorter implementations of the signal.
Таким образом, исходные данные представлены двумя матрицами, размерностью n•(N+1), одна из которых состоит из интенсивностей Iij, а вторая - из их стабильностей Cij.Thus, the initial data are represented by two matrices, dimension n • (N + 1), one of which consists of intensities I ij , and the second of their stability C ij .
По этим двум матрицам можно вычислить коэффициенты информативности Jjk i каждой i-ой спектральной полосы для распознавания каждой из пар j и k состояний:
J
где j, k = 0, 1, 2,..., N, причем j ≠ k.Using these two matrices, one can calculate the informativity coefficients J jk i of each i-th spectral band to recognize each of the pairs j and k states:
J
where j, k = 0, 1, 2, ..., N, and j ≠ k.
Для каждой i-ой спектральной полосы таких пар состояний будет
где R - число сочетаний из (N+1) по два.For each i-th spectral band of such pairs of states there will be
where R is the number of combinations of (N + 1) in two.
Таким образом, коэффициенты информативности Jjk i составляют матрицу размерностью n•R. Определим суммарные информативности каждой спектральной полосы по всем парам состояний
Это позволяет ранжировать спектральные полосы по их информативности для распознавания данных состояний.Thus, informativeness coefficients J jk i constitute a matrix of dimension n • R. We determine the total informativeness of each spectral band for all pairs of states
This allows us to rank the spectral bands according to their information content for recognition of these states.
Однако суммарные коэффициенты информативности характеризуют усредненную информативность данной узкой полосы частот по всем парам состояний. При этом одни пары состояний могут разделяться очень хорошо (разница между интенсивностями сигнала в данной полосе частот большая), а другие - плохо (разница между интенсивностями сигнала при соответствующих состояниях мала и находится в пределах их вариаций для различных реализаций сигналов при тех же самых состояниях). Поэтому для таких плохо различаемых пар состояний надо искать другие узкие полосы частот, для которых именно эти пары состояний хорошо различаются, т.е. имеют достаточно большие значения коэффициентов информативности (хотя суммарный коэффициент информативности по всем парам классов может быть существенно ниже). Очевидно, что чем больше будет использовано информативных признаков для распознавания (узких полос частот), тем, в принципе, надежней может быть произведено распознавание заданного множества состояний, но тем сложнее окажутся решающие правила, используемые для распознавания, а следовательно, и реализующее их распознающее устройство. Поэтому возникает задача отбора минимально необходимого количества информативных признаков (узких полос частот) для надежного распознавания заданного множества состояний. Именно эта задача и решается на втором этапе. However, the total informativeness coefficients characterize the average informativeness of a given narrow frequency band over all pairs of states. In this case, some pairs of states can be separated very well (the difference between the signal intensities in a given frequency band is large), while others can be poorly separated (the difference between the signal intensities for the corresponding states is small and lies within their variations for different signal implementations for the same states) . Therefore, for such poorly distinguishable pairs of states, it is necessary to look for other narrow frequency bands for which precisely these pairs of states differ well, i.e. have rather large values of informativity coefficients (although the total informativity coefficient for all pairs of classes can be significantly lower). Obviously, the more informative features will be used for recognition (narrow frequency bands), the, in principle, the more reliable the recognition of a given set of states can be made, but the more difficult will be the decision rules used for recognition, and therefore the recognition device that implements them . Therefore, the problem arises of selecting the minimum required number of informative features (narrow frequency bands) for reliable recognition of a given set of states. It is this problem that is being solved at the second stage.
Ее предлагается решать следующим образом. На первом шаге выбирается узкая полоса частот, обеспечивающая максимальную суммарную информативность по всем парам классов -J
В качестве ориентировочного значения для выбора Jjk(кp) можно использовать
где R- число всех пар состояний.As a guideline for choosing J jk (kp), you can use
where R is the number of all pairs of states.
Все коэффициенты информативностей для выбранной на первом шаге узкой полосы частот сравниваются с этим критическим значением и все строки матрицы коэффициентов информативностей, для которых Jjk (1) ≥ Jjk(кp) вычеркиваются. Вычеркивается и столбец, соответствующий первой выбранной узкой полосе частот Jjk (1) (здесь верхний индекс в скобках указывает номер шага).All informativity coefficients for the narrow frequency band selected at the first step are compared with this critical value and all rows of the informativity coefficient matrix for which J jk (1) ≥ J jk (kp) are crossed out. The column corresponding to the first selected narrow frequency band J jk (1) is also deleted (here, the superscript in parentheses indicates the step number).
На втором шаге по оставшейся после вычеркивания строк и столбца матрице вновь подсчитываются суммарные коэффициенты информативности по всем оставшимся узким полосам частот и выбирается полоса частот, соответствующая максимальному значению суммарной информативности. Парные коэффициенты информативности этой полосы частот Jjk (2) также сравниваются с Jjk(кp) и строки, для которых Jjk (2) превышают Jjk(кp) вычеркиваются из матрицы. Если и после этого шага не все пары состояний достаточно хорошо различаются, то процесс отбора продолжается дальше, т.е. отбирается третий информативный признак и т.д.At the second step, the total informativity coefficients for all remaining narrow frequency bands are again calculated from the matrix remaining after deleting the rows and column, and the frequency band corresponding to the maximum value of total informativeness is selected. The pair informativeness coefficients of this frequency band J jk (2) are also compared with J jk (kp) and rows for which J jk (2) exceed J jk (kp) are deleted from the matrix. If even after this step not all pairs of states differ quite well, then the selection process continues further, i.e. a third informative feature is selected, etc.
Если на каком-то q-ом шаге все парные коэффициенты информативности Jjk (q) выбранного столбца оказываются меньше первоначально назначенного критического значения, то его надо снизить. При этом можно воспользоваться тем же критерием
где J
where j
Процесс отбора информативных признаков (число шагов) должен продолжаться до тех пор, пока каждая из пар распознаваемых состояний хотя бы по одному из отобранных информативных признаков будет иметь достаточно большое значение коэффициента информативности (больше критического значения). The process of selecting informative features (the number of steps) should continue until each of the pairs of recognized states in at least one of the selected informative features has a sufficiently large value of the coefficient of information content (more than the critical value).
И, наконец, третий этап заключается в построении решающих правил (классификатора), позволяющих по отобранным на предыдущем этапе информативным признакам достоверно распознавать любое из заданных возможных состояний пчелиной семьи. And, finally, the third stage consists in constructing decisive rules (classifier), which, based on the informative features selected at the previous stage, reliably recognize any of the given possible states of the bee family.
Решающие правила предлагается определять в виде алгебраических уравнений, задающих границы областей в многомерном пространстве отобранных информативных признаков, соответствующих каждому распознаваемому состоянию (с учетом возможных вариаций отдельных реализаций одних и тех же состояний). It is proposed to determine the decision rules in the form of algebraic equations defining the boundaries of regions in a multidimensional space of selected informative features corresponding to each recognizable state (taking into account possible variations of individual implementations of the same states).
Пусть в результате выполнения второго этапа будет отобрано d < n информативных признаков (как показывает наш опыт, величина d лежит в предела от 2 до 5 в зависимости от заданного числа N распознаваемых состояний). Значениями информативных признаков являются усредненные по m реализациям нормированные значения интенсивностей шумового сигнала в отобранных узких полосах частот Iij (см. выражение (1)).Let d <n informative features be selected as a result of the second stage (as our experience shows, the value of d lies in the range from 2 to 5, depending on a given number N of recognized states). The values of the informative features are the normalized values of the noise signal intensities averaged over m realizations in the selected narrow frequency bands I ij (see expression (1)).
В итоге, для всех (N+1) заданных состояний будем иметь матрицу
Центры областей d - мерного пространства, соответствующих заданным (N+1) состояниям будут определяться уравнениями
Здесь: у0, y1,..., yi,... yN - выходные величины решающего устройства, соответствующие каждому из заданного множества состояний; аij - постоянные коэффициенты уравнений, которые и требуется определить.As a result, for all (N + 1) given states we will have a matrix
The centers of the regions of the d - dimensional space corresponding to the given (N + 1) states will be determined by the equations
Here: y 0 , y 1 , ..., y i , ... y N are the output values of the resolver corresponding to each of a given set of states; and ij are the constant coefficients of the equations that are required to be determined.
Фактически каждое из этих уравнений преобразует d - мерное пространство информативных признаков в одномерное пространство результативного признака уi. Теперь, чтобы полностью определить решающие правила, необходимо, во-первых, определить неизвестные коэффициенты aij, а во-вторых, задать верхние и нижние границы каждого результативного признака yi, соответствующие границам распознаваемых состояний.In fact, each of these equations transforms the d-dimensional space of informative features into the one-dimensional space of the productive feature of i . Now, in order to fully determine the decision rules, it is necessary, firstly, to determine the unknown coefficients a ij , and secondly, to specify the upper and lower boundaries of each resultant attribute y i corresponding to the boundaries of recognized states.
Постоянные коэффициенты аij должны определять удельный вклад каждого информативного признака (а ими являются измеренные значения Ii) в соответствующий результативный признак. Логично принять этот вклад пропорциональным сумме различительных способностей этого признака (способности отличать данное состояние от всех остальных заданных состояний). А они определяются соответствующими коэффициентами информативности Jik i. Следовательно, целесообразно определять весовые коэффициенты aij в виде
aij = J
где
hi - нормирующий множитель;
Jik i - коэффициенты информативности.The constant coefficients a ij should determine the specific contribution of each informative attribute (and these are the measured values of I i ) in the corresponding resultant attribute. It is logical to accept this contribution proportional to the sum of the distinguishing abilities of this attribute (the ability to distinguish a given state from all other given states). And they are determined by the corresponding informativity coefficients J ik i . Therefore, it is advisable to determine the weights a ij in the form
a ij = J
Where
h i is the normalizing factor;
J ik i - informativeness factors.
Это эквивалентно общепринятому методу определения неизвестных коэффициентов в уравнениях регрессии в метрических задачах (где объект характеризуется не различными качественными состояниями, а различными значениями выходного количественного признака). Действительно, в таких задачах коэффициенты линейного уравнения регрессии (весовые коэффициенты уравнения, связывающего результативную выходную величину с информативными признаками) находят из условия их пропорциональности частным производным выходной величины по соответствующему информативному признаку. This is equivalent to the generally accepted method for determining unknown coefficients in regression equations in metric problems (where the object is characterized not by different qualitative states, but by different values of the output quantitative attribute). Indeed, in such problems, the coefficients of the linear regression equation (weighting coefficients of the equation linking the productive output quantity with informative features) are found from the condition of their proportionality by the partial derivatives of the output quantity with respect to the corresponding informative attribute.
Естественно, что в зависимости от знака приращения информативного признака ΔIjk при переходе объекта от j-ого состояния к k-му, и весовые коэффициенты aij могут иметь разные знаки. Поэтому в выражении (13) должны учитываться знаки коэффициентов информативностей, тогда как до этого нас интересовало лишь их абсолютное значение, которое и определялось в соответствии с (5). Для учета знака необходимо определять Jik i как
Jjk i = (Iij -Iik) • Cij • Cik (14)
Оно отличается от (5) лишь тем, что разность (Iij-Iik) берется с учетом ее знака.Naturally, depending on the sign of the increment of the informative feature ΔI jk during the transition of the object from the jth state to the kth, and the weighting factors a ij can have different signs. Therefore, in the expression (13), the signs of the informativity coefficients should be taken into account, whereas before that we were only interested in their absolute value, which was determined in accordance with (5). To account for the sign, it is necessary to determine J ik i as
J jk i = (I ij -I ik ) • C ij • C ik (14)
It differs from (5) only in that the difference (I ij -I ik ) is taken taking into account its sign.
В этом случае, очевидно, и bij, находимые по (13), а следовательно, и aij, находимые по (12), могут иметь различные знаки.In this case, it is obvious that b ij found by (13), and therefore a ij found by (12), can have different signs.
Если на допустимые значения результативных признаков не накладывается никаких ограничений (что имеет место при цифровом способе реализации распознающего устройства), то нормирующий множитель hi можно принимать равным единице.If there are no restrictions on the admissible values of the effective features (which occurs with the digital method of implementing the recognition device), then the normalizing factor h i can be taken equal to unity.
Если же на предельно допустимые значения результативного признака накладываются ограничения (что имеет место при аналоговом способе реализации распознающего устройства), то нормирующий множитель hi подбирается из условия, чтобы yjmax соответствовал (0,7 - 0,9)yjдоп. Ограничение нормирующего множителя снизу обусловлено тем, что в аналоговых устройствах при малых уровнях сигналов возрастают погрешности.If, however, restrictions are imposed on the maximum permissible values of the effective attribute (which occurs with the analogue method of implementing the recognition device), then the normalizing factor h i is selected so that y jmax corresponds to (0.7 - 0.9) y jdop . The limitation of the normalizing factor from below is due to the fact that in analog devices, at low signal levels, errors increase.
Теперь остается лишь определить границы каждого состояния по соответствующим результативным признакам уjгр. Наиболее корректным решением данной задачи в условиях, когда заданное первоначально множество состояний (N+1) далеко не исчерпывает всего множества возможных состояний пчелиной семьи, является ограничение каждого состояния двусторонними границами с центрами, определяемыми в соответствии с уравнениями (11) и шириной интервалов, зависящей от дисперсии значений интенсивностей сигналов в используемых узких полосах частот при данных состояниях для различных реализаций сигналов.Now it remains only to determine the boundaries of each state according to the corresponding effective signs of jgr . The most correct solution to this problem under conditions when the initially specified set of states (N + 1) is far from exhausting the entire set of possible states of the bee family is to limit each state to bilateral boundaries with centers defined in accordance with Eqs. (11) and the width of the intervals, depending from the variance of the signal intensities in the narrow frequency bands used for these states for various signal implementations.
Учитывая, что при нормальном законе распределения значений информативных признаков в интервал шириной попадает примерно 95% всех реализаций, можно рекомендовать именно таким образом определять границы состояний
где Dij - дисперсии интенсивностей в i-м узком диапазоне частот при j-м состоянии, определяемая по m реализациям сигнала в соответствии с (2).Given that under the normal law of distribution of the values of informative features in the interval width about 95% of all implementations fall in, we can recommend that in this way determine the boundaries of states
where D ij are the dispersions of intensities in the ith narrow frequency range under the jth state, determined by m realizations of the signal in accordance with (2).
Очевидно, что определяемые таким образом границы отдельных состояний будут располагаться симметрично относительно их центров, заданных уравнениями (11). Поэтому более удобно определить интервалы Δyj между центром каждого j-гo состояния и его границами, которые можно находить из уравнений
и, откладывая их по обе стороны от центров состояний yj, определять границы каждого состояния. При нахождении интервалов Δyj в соответствии с (16) используются модули коэффициентов aij, т.к. в (15) в каждой скобке стоят знаки (±), а это значит, что при любом знаке соответствующего коэффициента результаты будут получаться одни и те же.Obviously, the boundaries of individual states determined in this way will be located symmetrically with respect to their centers defined by equations (11). Therefore, it is more convenient to determine the intervals Δy j between the center of each j-th state and its boundaries, which can be found from the equations
and laying them back on both sides of the state centers y j , determine the boundaries of each state. When finding the intervals Δy j in accordance with (16), the moduli of the coefficients a ij are used , since in (15) in each bracket there are signs (±), which means that for any sign of the corresponding coefficient, the results will be the same.
Таким образом, решающие правила полностью построены. Их можно реализовать в распознающих устройствах двух типов: цифровых и аналоговых (независимо от того, каким образом из шумового сигнала выделяются узкие полосы частот и в них измеряются интенсивности сигналов, что также может быть реализовано различными способами). Цифровой способ реализации предполагает наличие процессора, который в цифровом виде получает измеренные нормированные значения интенсивностей сигнала lij в отобранных d узких полосах частот, подставляет их в уравнения (11), вычисляет значения результативного признака y0, y1, y2, ..., yN и сопоставляет их с заранее вычисленными границами по каждому из распознаваемых состояний. При этом, в принципе, возможны три исхода:
1. Если лишь для одного из уравнений системы (11) вычисленное значение yj попадает в разрешенный интервал между верхним и нижним граничными значениями, то данная реализация сигнала соответствует именно данному j-му состоянию. 2. Если ни для одного из уравнений значение yj не попадает между границами данного состояния, то это будет свидетельствовать о том, что данная реализация сигнала соответствует состоянию, не включенному в заданное множество N. Такая ситуация вполне вероятна, поскольку реальные состояния пчелиной семьи зависят от множества факторов, которые могут накладываться друг на друга, что может приводить к практически неограниченному множеству возможных состояний, из которого мы первоначально выбираем лишь некоторые, наиболее интересующие пчеловодов состояния.Thus, the decision rules are fully constructed. They can be implemented in two types of recognition devices: digital and analog (regardless of how narrow frequency bands are extracted from the noise signal and the signal intensities are measured in them, which can also be implemented in various ways). The digital implementation method assumes the presence of a processor that digitally receives the measured normalized values of the signal intensities l ij in the selected d narrow frequency bands, substitutes them into equations (11), calculates the values of the effective attribute y 0 , y 1 , y 2 , ... , y N and compares them with pre-calculated boundaries for each of the recognized states. In this case, in principle, three outcomes are possible:
1. If only for one of the equations of system (11) the calculated value of j j falls into the allowed interval between the upper and lower boundary values, then this implementation of the signal corresponds to this particular jth state. 2. If for any of the equations the value of y j does not fall between the boundaries of a given state, this will indicate that this implementation of the signal corresponds to a state not included in the given set N. Such a situation is quite likely, since the real states of the bee family depend from many factors that can overlap each other, which can lead to an almost unlimited set of possible conditions, from which we initially select only some of the beekeeper who are most interested in the state.
3. И, наконец, в принципе возможен и третий исход, когда одновременно опознаются более чем одно состояние. Это будет свидетельствовать о том, что границы областей, соответствующих заданным состояниям в d-мерном пространстве пересекаются, что может произойти, если разделимость данных пар состояний, определяемых соответствующими парными коэффициентами информативности, недостаточна. В этом случае необходимо увеличить мерность пространства информативных признаков, т.е. добавить еще одну узкую полосу частот, что требует полной перестройки всей системы распознавания. Чтобы этого избежать, можно попытаться сузить границы соответствующих пересекающихся состояний, т. е. в соответствующих уравнениях из системы уравнений (15) принять допустимые границы вариаций интенсивности не а, например, Такую перестройку распознающей системы легко осуществить при любом способе ее реализации.3. And, finally, in principle, a third outcome is possible, when more than one state is simultaneously recognized. This will indicate that the boundaries of the regions corresponding to given states in the d-dimensional space intersect, which can happen if the separability of these pairs of states determined by the corresponding pair informativity coefficients is insufficient. In this case, it is necessary to increase the dimensionality of the space of informative features, i.e. add another narrow frequency band, which requires a complete overhaul of the entire recognition system. To avoid this, one can try to narrow the boundaries of the corresponding intersecting states, i.e., in the corresponding equations from the system of equations (15), the acceptable boundaries of the intensity variations are not accepted but for example Such a restructuring of the recognition system is easy to implement with any method of its implementation.
При аналоговом способе реализации распознающее устройство состоит из (N+1) аналоговых сумматоров с d-входами каждый, причем коэффициенты передачи по каждому из входов соответствуют значениям весовых коэффициентов аij. К выходу каждого сумматора подключено по два компаратора, настроенных соответственно на верхнюю и нижнюю границы соответствующего результативного признака yj, а выходы каждой пары компараторов подключены к логической схеме, срабатывающей в том случае, когда выходной сигнал сумматора находится в интервале между порогами срабатывания соответствующих компараторов. Выходы логических схем подключены к сигнальным светодиодам, которые зажигаются при распознавании одного из заданных состояний.With the analog implementation method, the recognition device consists of (N + 1) analog adders with d-inputs each, and the transmission coefficients for each of the inputs correspond to the values of the weight coefficients a ij . Two comparators are connected to the output of each adder, tuned respectively to the upper and lower boundaries of the corresponding effective attribute y j , and the outputs of each pair of comparators are connected to a logic circuit that is triggered when the output signal of the adder is in the interval between the thresholds of operation of the respective comparators. The outputs of the logic circuits are connected to signal LEDs that light up when one of the given states is recognized.
Пример:
Проиллюстрируем все изложенное конкретным примером.Example:
We illustrate all the above with a concrete example.
Зададим следующее множество распознаваемых состояний пчелиной семьи:
S0 - нормальное;
S1 - потеря матки;
S2 - принятие новой матки;
S3 - отвергание новой матки;
S4 - предроевое состояние;
S5 - перегрев улья.Let us set the following set of recognizable states of the bee family:
S 0 is normal;
S 1 - loss of the uterus;
S 2 - the adoption of a new uterus;
S 3 - rejection of the new uterus;
S 4 - pre-break condition;
S 5 - overheating of the hive.
Для каждого из данных состояний было снято по m = 12 реализаций акустических сигналов и получены их амплитудные спектры, представленные нормированными значениями интенсивностей сигнала в узких частотных полосах шириной 30 Гц, равномерно распределенных в диапазоне от 60 до 570 Гц (всего n = 17 частотных полос, т. е. i = 1,2,...,17). Нормирование спектральных составляющих проводилось аппаратно, с помощью АРУ, встроенной в предварительный усилитель. For each of these states, m = 12 realizations of acoustic signals were recorded and their amplitude spectra were obtained, which are represented by normalized signal intensities in narrow frequency bands with a width of 30 Hz, uniformly distributed in the range from 60 to 570 Hz (total n = 17 frequency bands, i.e., i = 1,2, ..., 17). The normalization of the spectral components was carried out in hardware, using the AGC built into the preamplifier.
По этим нормированным значениям, определенным для каждой t-ой реализации сигнала, в соответствии с (1) находились усредненные по всем реализациям интенсивности спектральных составляющих для j-ого состояния
Они образуют матрицу размерностью n(N+1), т.е. 17•6 представленную табл. 1.According to these normalized values determined for each t-th implementation of the signal, in accordance with (1), the intensities of the spectral components averaged over all realizations were found for the j-th state
They form a matrix of dimension n (N + 1), i.e. 17 • 6 presented table. 1.
Далее в соответствии с (2) определялась дисперсия каждой спектральной составляющей по всем m реализациям:
А затем по (3) определялись коэффициенты вариации
и по (4) стабильности этих спектральных составляющих:
Cij= l-νij
Имея усредненные по всем m реализациям сигналов значения интенсивностей lij и стабильностей Cij спектральных составляющих для каждой i-ой полосы частот и каждого j-ого состояния, по формуле (5) вычисляем коэффициенты информативности каждой из этих спектральных полос для различения любой j-ой пары состояний - Jjk.Further, in accordance with (2), the variance of each spectral component was determined for all m realizations:
And then, from (3), the coefficients of variation were determined
and according to (4) the stability of these spectral components:
C ij = l-ν ij
Having the values of intensities l ij and stability C ij of spectral components averaged over all m signal implementations for each i-th frequency band and each j-th state, by formula (5) we calculate the informativeness coefficients of each of these spectral bands to distinguish any j-th pairs of states - J jk .
В итоге получаем матрицу коэффициентов информативности размерностью n • R, т.е. в нашем случае 17 • 15. Эта матрица представлена в табл. 2. As a result, we obtain a matrix of informativity coefficients of dimension n • R, i.e. in our case, 17 • 15. This matrix is presented in table. 2.
Проведя суммирование коэффициентов информативности по каждой узкой полосе частот (согласно критерию (3)), мы получаем суммарные коэффициенты информативности этих спектральных составляющих по различению всех пар состояний. Они представлены первой из дополнительных строк табл. 2 в виде суммы ее столбцов J∑1.After summing the informativeness coefficients for each narrow frequency band (according to criterion (3)), we obtain the total informativeness coefficients of these spectral components by distinguishing all pairs of states. They are represented by the first of the additional rows of the table. 2 as the sum of its columns J∑ 1 .
На первом шаге выбираем признак, имеющий максимальное значение критерия (7). В нашем случае ему соответствует полоса частот 210-240 Гц. Вычисляем по (8) критическое значение коэффициента информативности
Затем из табл.2 вычеркиваем те строки, в которых выбранный информативный признак дает значения коэффициента информативности Jjk > Jjk(кp) = 17,6. В нашем случае будут вычеркнуты строки 2 (J02 = 23,4), 3 (J03 = 33,8), 4 (J04 = 23,7), 6 (J12= 23,4), 10 (J23 = 33,7), 11 (J24 = 32,3) и 12 (J25 = 36,7).At the first step, we select a feature that has the maximum value of criterion (7). In our case, the frequency band 210-240 Hz corresponds to it. We calculate (8) the critical value of the coefficient of information content
Then, from table 2, we delete those rows in which the selected informative attribute gives the values of the coefficient of informativeness J jk > J jk (cr) = 17.6. In our case, lines 2 (J 02 = 23.4), 3 (J 03 = 33.8), 4 (J 04 = 23.7), 6 (J 12 = 23.4), 10 (J 23 = 33.7), 11 (J 24 = 32.3) and 12 (J 25 = 36.7).
По оставшимся строкам для всех признаков, кроме уже отобранного, вновь подсчитываются суммарные коэффициенты информативности и следующим отбирается признак, имеющий максимальное значение этого коэффициента. Для нашего случая это будет спектральная составляющая, соответствующая полосе 420-450 Гц (J∑2 = 181). Таким образом, на втором шаге мы должны выбрать информативный признак, соответствующий полосе частот 420-450 Гц.For the remaining lines, for all signs, except for the one already selected, the total informativeness coefficients are again calculated and the next sign that has the maximum value of this coefficient is selected. For our case, this will be the spectral component corresponding to the band 420-450 Hz (J∑ 2 = 181). Thus, in the second step, we must choose an informative feature corresponding to the frequency band 420-450 Hz.
Далее, пользуясь тем же правилом, вычеркиваем из усеченной таблицы столбец, соответствующий этой полосе частот, и строки, где значения коэффициента информативности в данном столбце Jjk > Jjk(кp) Таких строк здесь три: третья J13 = 29,9, шестая J34 = 45,2 и седьмая J35 = 72,7. По оставшимся строкам и столбцам вновь подсчитываем суммарный коэффициент информативности. Он максимальный у столбца, соответствующего полосе частот 300-330 Гц (J∑3 = 128,5). Следовательно, на третьем шаге мы должны выбрать именно эту полосу частот.Further, using the same rule, we delete from the truncated table the column corresponding to this frequency band and the rows where the values of the information coefficient in this column are J jk > J jk (kp) There are three such rows: third J 13 = 29.9, sixth J 34 = 45.2 and the seventh J 35 = 72.7. For the remaining rows and columns, we again calculate the total coefficient of information content. It is maximum at the column corresponding to the frequency band 300-330 Hz (J∑ 3 = 128.5). Therefore, in the third step, we must choose this particular frequency band.
Далее опять вычеркиваем этот столбец и строки, где Jjk в этом столбце больше Jjk(кp). Это будут строки, соответствующие J05 (26,6), J14 (37,5), J15 (47,3).Next, cross out this column and the rows where J jk in this column is greater than J jk (kp) . These will be the lines corresponding to J 05 (26.6), J 14 (37.5), J 15 (47.3).
По оставшимся строкам, а их остается всего две: J01 и J45, вновь подсчитываем значения критерия J∑4 и анализируем признаки с максимальными значениями критерия J∑4. Они соответствуют частотным полосам 240-270 Гц (J4Σ = 56,4), 180-210 Гц (J4Σ = 50,2), 390-420 Гц (J4Σ = 45,9). По значениям этого критерия данные частотные полосы отличаются ненамного. Однако, поскольку в данном случае он определяет суммарную разделимость двух пар состояний, то выгодно в качестве четвертого и последнего информативного признака взять тот, который обеспечивает хорошую разделимость обеих пар состояний. Этому условию соответствует частотная полоса 390-420 Гц. Хотя по суммарной информативности он уступает первым двум, но зато каждая из оставшихся двух пар состояний им различается достаточно хорошо (J01 = 17,8 и J45 = 28,1), тогда как информативный признак, соответствующий максимуму J∑4, хорошо различая состояния 4 и 5 (J45 = 53,1), плохо различает состояния нулевое и первое (J01 = 3,3).For the remaining lines, and there are only two left: J 01 and J 45 , we again calculate the values of the criterion J∑ 4 and analyze the signs with the maximum values of the criterion J∑ 4 . They correspond to frequency bands of 240-270 Hz (J 4Σ = 56.4), 180-210 Hz (J 4Σ = 50.2), 390-420 Hz (J 4Σ = 45.9). According to the values of this criterion, these frequency bands differ only slightly. However, since in this case it determines the total separability of two pairs of states, it is advantageous to take the one that provides good separability of both pairs of states as the fourth and last informative feature. A frequency band of 390-420 Hz corresponds to this condition. Although in terms of total information content it is inferior to the first two, but each of the remaining two pairs of states differs quite well for them (J 01 = 17.8 and J 45 = 28.1), while the informative feature corresponding to the maximum of J∑ 4 , distinguishing well states 4 and 5 (J 45 = 53.1), poorly distinguishes between zero and first states (J 01 = 3.3).
Итак, для распознавания указанных шести состояний оказалось достаточно четырех информативных признаков, соответствующих полосам частот 210-240 Гц, 420-450 Гц, 300-330 Гц и 390-420 Гц. So, for the recognition of these six states was enough four informative signs corresponding to the frequency bands 210-240 Hz, 420-450 Hz, 300-330 Hz and 390-420 Hz.
Теперь остается лишь определить оптимальные значения весовых коэффициентов в уравнениях (11), связывающих значения выходных величин, распознающих системы Yj с информативными признаками Ii. Поскольку приращения информативных признаков при переходе пчелиной семьи от одного состояния к другому могут быть различных знаков, то и весовые коэффициенты могут иметь различные знаки, в то время как в табл. 2 знаки приращений информативных признаков не учитывались.Now it remains only to determine the optimal values of the weighting coefficients in equations (11) that relate the values of the output quantities that recognize the system Y j with informative features I i . Since increments of informative features when the bee family moves from one state to another, there can be different signs, then the weighting factors can have different signs, while in the table. 2 signs of increments of informative signs were not taken into account.
Поэтому для отобранных четырех узких полос частот приведем значения коэффициентов информативности с учетом их знака. Эти данные, а также соответствующие значения усредненных нормированных значений сигнала lij и их среднеквадратических отклонений, определяемых по m =12 реализациям спектров, представлены в табл. 3. Все эти данные необходимы для определения весовых коэффициентов аij и границ диагностируемых состояний.Therefore, for the selected four narrow frequency bands, we present the values of the informativeness coefficients taking into account their sign. These data, as well as the corresponding values of the averaged normalized signal values l ij and their standard deviations, determined by m = 12 spectral realizations, are presented in Table. 3. All these data are necessary to determine the weight coefficients a ij and the boundaries of the diagnosed states.
Сначала будем находить значения коэффициентов bij. В соответствии с выражением (13) они равны алгебраическим суммам коэффициентов информативностей по всем диагностируемым состояниям
Найденные значения bij представлены в табл. 4. Эти значения могут непосредственно использоваться в качестве весовых коэффициентов аij в цифровых распознающих системах (поскольку для них можно значения всех нормирующих множителей hj принять равным единице).First, we will find the values of the coefficients b ij . In accordance with expression (13), they are equal to the algebraic sums of the informativity coefficients for all diagnosed states
The found values of b ij are presented in table. 4. These values can be directly used as weighting factors a ij in digital recognition systems (since for them the values of all normalizing factors h j can be taken equal to one).
Для аналоговых распознающих систем этого сделать нельзя, т.к. напряжения на выходах сумматоров не должны превышать предельно допустимых значений. Кроме того, в аналоговых распознающих системах целесообразно, по возможности, провести упрощение структуры, т.е. на сумматоры, выделяющие определенные состояния заводить не все 4 сигнала (с узкополосных каналов), а лишь наиболее информативные из них (именно для выделения данного состояния), что несложно определить по соответствующим коэффициентам информативности. For analog recognition systems this cannot be done, because the voltage at the outputs of the adders should not exceed the maximum permissible values. In addition, in analog recognition systems it is advisable, if possible, to simplify the structure, i.e. on adders that select certain states, not all 4 signals (from narrow-band channels) should be started, but only the most informative of them (just to isolate this state), which is easy to determine from the corresponding informativeness factors.
В частности, на сумматор, выделяющий нулевое состояние, целесообразно завести сигналы с 1-го и 3-го частотных каналов, а со 2-го и 4-го не заводить. Действительно, по первому каналу хорошо разделяются состояния 0-2; 0-3 и 0-4 (соответствующие значения коэффициентов информативности равны 23,4; 33,8 и 23,7). Для разделения же пар состояний 0-1 и 0-5 достаточно использовать 3-й канал (соответствующие коэффициенты информативности равны 16,4 и 26,6). In particular, it is advisable to add signals from the 1st and 3rd frequency channels to the adder that selects the zero state, and not start from the 2nd and 4th. Indeed, states 0-2 are well separated along the first channel; 0-3 and 0-4 (the corresponding values of the informativeness coefficients are 23.4; 33.8 and 23.7). To separate the pairs of states 0-1 and 0-5, it is enough to use the 3rd channel (the corresponding informativity coefficients are 16.4 and 26.6).
Для выделения первого состояния вообще достаточно только одного 3-го канала, т.к. по данному каналу все коэффициенты информативности достаточно велики (J10 = 16,4, J12 = 24,9, J13 = 21,5, J14 = 37,5, J15= 47,3).To select the first state, in general, only one 3rd channel is sufficient, since on this channel, all informativity coefficients are quite large (J 10 = 16.4, J 12 = 24.9, J 13 = 21.5, J 14 = 37.5, J 15 = 47.3).
Для выделения второго состояния также достаточно завести сигнал лишь с одного 1-го канала (J20 = 23,4, J21 = 23,4, J23 = 33,7, J24 = 32,3, J25 = 36,7).To select the second state, it is also sufficient to start the signal from only one 1st channel (J 20 = 23.4, J 21 = 23.4, J 23 = 33.7, J 24 = 32.3, J 25 = 36.7 )
Для выделения третьего состояния тоже достаточно сигнала с одного 2-го канала (J30 = 22,2, J31 = 29,9, J32 = 21,7, J34 = 45,2, J35 = 72,7).To isolate the third state, a signal from one 2nd channel is also sufficient (J 30 = 22.2, J 31 = 29.9, J 32 = 21.7, J 34 = 45.2, J 35 = 72.7).
Для выделения 4-го и 5-го состояний необходимы сигналы со всех 4-х частотных каналов. To select the 4th and 5th states, signals from all 4 frequency channels are needed.
С учетом указанных упрощений распознающего устройства значения коэффициентов bij изменятся. Для упрощенной структуры эти значения приведены в табл. 5.Given these simplifications of the recognition device, the values of the coefficients b ij will change. For a simplified structure, these values are given in table. 5.
Теперь можно приступить к определению необходимых значений нормирующих множителей hj. Для получения числового решения зададимся значениями напряжений на выходах узкополосных каналов, равными нормированным усредненным значениям соответствующих интенсивностей, умноженным на 0,1 В. В результате получим следующую матрицу сигналов на выходах узкополосных каналов при всех диагностируемых состояниях пчелиной семьи (в вольтах).Now we can begin to determine the necessary values of the normalizing factors h j . To obtain a numerical solution, we set the voltage values at the outputs of narrow-band channels equal to the normalized average values of the corresponding intensities, multiplied by 0.1 V. As a result, we obtain the following matrix of signals at the outputs of narrow-band channels for all diagnosed conditions of the bee family (in volts).
Для нахождения масштабных коэффициентов hj используем условие, чтобы при любом из диагностируемых состояний максимальный выходной сигнал любого сумматора не превышал 0,8 Uдоп (0,8 Uдоп взято с учетом возможности превышения отдельных реализаций сигнала над усредненными значениями, приведенными в матрице (17)).
To find the scale factors h j, we use the condition that, for any of the diagnosed states, the maximum output signal of any adder does not exceed 0.8 U extra (0.8 U extra taken taking into account the possibility of exceeding individual implementations of the signal over the average values given in the matrix (17 )).
В общем случае это условие можно записать
U
Здесь U
U
Here u
Очевидно, что hj надо получать для такого k, при котором U
Для этого необходимо вычислить для всех значений k выражения записанные в скобках затем взять из них максимальное значение и из него найти hj. Приняв Uдоп = 10 B, все результаты вычислений сведем в табл. 6.For this, it is necessary to calculate for all values of k the expressions written in parentheses then take the maximum value from them and find h j from it. Taking U add = 10 B, we summarize all the calculation results in table. 6.
Из этой таблицы видно, что на выходе первого сумматора максимальное напряжение будет при состоянии S1. Отсюда
Аналогично определяем остальные нормирующие множители:
Теперь можно определить весовые коэффициенты аij = bijhj Их значения представлены матрицей (19):
(19)
Коэффициенты aij представляют собой коэффициенты передачи сумматоров по каждой из суммирующих цепей.From this table it can be seen that at the output of the first adder, the maximum voltage will be at state S 1 . From here
Similarly, we determine the remaining normalizing factors:
Now we can determine the weighting coefficients a ij = b ij h j Their values are represented by the matrix (19):
(19)
The coefficients a ij are the transfer coefficients of the adders for each of the summing chains.
При подаче на входы сумматоров напряжений, представленных матрицей (17), на выходах сумматоров будут сформированы напряжения, представленные табл. 7. When applying to the inputs of the adders voltage represented by the matrix (17), the outputs of the adders will be formed voltage, presented in table. 7.
Теперь осталось только вычислить граничные интервалы состояний и определить их границы. Для этого воспользуемся выражением (16), но при этом надо учесть, что приведенные в табл. 3 значения среднеквадратических отклонений приведены в абсолютном виде, а при переходе от усредненных интенсивностей сигнала Iij к значениям сигналов, действующих на входах сумматоров мы вводим коэффициент 0,1 (В). Этот же коэффициент необходимо учитывать и в выражении (16). В итоге получаем
Δy0 = 0,512 • 2 • 0,96 + 0,554 • 2 • 0,68 = 1,74;
Δy1 = 0,85 • 2 • 0,6 = 1,02
Δy2 = 0,842 • 2 • 0,35 = 0,59;
Δy3 = 0,843 • 2 • 0,66 = 1,11;
Δy4 = 0,693 • 2 • 0,39 + 0,149 • 2 • 0,44 + 0,589 • 2 • 0,37 + 0,57 • 2 • 0,51 = 1,69;
Δy5 = 0,18 • 2 • 0,87 + 0,434 • 2 • 0,08 + 0,361 • 2 • 0,25 + 0,375 • 2 • 0,14 = 0,67.Now it remains only to calculate the boundary intervals of states and determine their boundaries. To do this, we use the expression (16), but we must take into account that the data given in Table 3 standard deviations are given in absolute form, and in the transition from the average signal intensities I ij to the values of the signals acting at the inputs of the adders, we introduce a coefficient of 0.1 (V). The same coefficient must be taken into account in expression (16). As a result, we get
Δy 0 = 0.512 • 2 • 0.96 + 0.554 • 2 • 0.68 = 1.74;
Δy 1 = 0.85 • 2 • 0.6 = 1.02
Δy 2 = 0.842 • 2 • 0.35 = 0.59;
Δy 3 = 0.843 • 2 • 0.66 = 1.11;
Δy 4 = 0.693 • 2 • 0.39 + 0.149 • 2 • 0.44 + 0.589 • 2 • 0.37 + 0.57 • 2 • 0.51 = 1.69;
Δy 5 = 0.18 • 2 • 0.87 + 0.434 • 2 • 0.08 + 0.361 • 2 • 0.25 + 0.375 • 2 • 0.14 = 0.67.
Таким образом, границы состояния S0 по выходному напряжению сумматора Σ0 будут от у0н = 6,01- 1,74 = 4,27 B до Y0в = 6,01 + 1,74 = 7,75 B.Thus, the boundaries of the state S 0 on the output voltage of the adder Σ 0 will be from y 0n = 6.01-1.74 = 4.27 V to Y 0v = 6.01 + 1.74 = 7.75 V.
Ближайшее значение к этим границам снизу представляет сигнал при состоянии S5, равный 4,03 В, а сверху - при состоянии S2, равный 7,85 В. Как видим, до границ состояния S0 остается еще некоторый запас, т.е. по выходному сигналу сумматора Σ0 эти классы не перекрываются. Таким образом, подключаемые к выходу этого сумматора компараторы должны настраиваться на пороговые напряжения U0н ≈ 4,3 B, U0в ≈ 7,7 B
Аналогично получаем пороговые напряжения компараторов, подключаемых к выходам остальных сумматоров:
U1н= 8,00 - 1,02 ≈ 7 B, U1в = 8,00 + 1,02 ≈ 9B;
U2н= 8,00 - 0,59 ≈ 7,4 B, U2в = 8,00 + 0,59 ≈ 8,6 B;
U3н= 8,00 - 1,11 ≈ 6,9 B, U3в = 8,00 + 1,11 ≈ 9,1 B;
U4н= 8,00 - 1,69 ≈ 0,4 B, U4в = 8,00 + 1,69 ≈ 3,8 B;
U5н= 8,00 - 0,67 ≈ 2,3 B, U5в = 8,00 + 0,67 ≈ 3,7 B;
Примечание: Выходные напряжения сумматоров Σ4/ и Σ5/ в соответствии с табл. 7 для всех состояний пчелиной семьи получаются отрицательными. Поэтому их можно инвертировать и знак "минус" не учитывать, что и сделано при вычислении пороговых напряжений.The closest value to these boundaries from below is the signal at state S 5 equal to 4.03 V, and above - at state S 2 equal to 7.85 V. As you can see, there is still some margin to the boundaries of state S 0 , i.e. by the output signal of the adder Σ 0 these classes do not overlap. Thus, the comparators connected to the output of this adder must be tuned to threshold voltages U 0n ≈ 4.3 V, U 0v ≈ 7.7 B
Similarly, we obtain the threshold voltage of the comparators connected to the outputs of the remaining adders:
U 1n = 8.00 - 1.02 ≈ 7 B, U 1c = 8.00 + 1.02 ≈ 9B;
U 2n = 8.00 - 0.59 ≈ 7.4 V, U 2c = 8.00 + 0.59 ≈ 8.6 B;
U 3n = 8.00 - 1.11 ≈ 6.9 B, U 3c = 8.00 + 1.11 ≈ 9.1 B;
U 4n = 8.00 - 1.69 ≈ 0.4 V, U 4c = 8.00 + 1.69 ≈ 3.8 B;
U 5n = 8.00 - 0.67 ≈ 2.3 V, U 5c = 8.00 + 0.67 ≈ 3.7 B;
Note: The output voltages of the adders Σ 4 / and Σ 5 / in accordance with table. 7 for all conditions of the bee colony are negative. Therefore, they can be inverted and the minus sign not taken into account, which is what was done in the calculation of threshold voltages.
Сопоставление полученных граничных напряжений с номинальными выходными напряжениями при других состояниях пчелиной семьи (из диагностируемого множества состояний) показывает, что все остальные состояния не пересекаются с границами выделяемых состояний. Таким образом, распознавание диагностируемых состояний будет осуществляться весьма надежно (с доверительной вероятностью не хуже 0,95). A comparison of the obtained boundary stresses with the nominal output voltages for other conditions of the bee family (from the diagnosed set of conditions) shows that all other states do not intersect with the boundaries of the states being distinguished. Thus, the recognition of diagnosed conditions will be very reliable (with a confidence probability of no worse than 0.95).
Источники информации
1. Еськов Е.К. Акустическая сигнализация общественных насекомых. - М.: Наука. 1979.Sources of information
1. Yeskov E.K. Acoustic signaling of public insects. - M .: Science. 1979.
2. Еськов Е.К. Управление процессами жизнедеятельности медоносных пчел и их оптимизация. - М.: Всесоюзная академия сельскохозяйственных наук имени В. И. Ленина. - 1982. 2. Eskov E.K. Management of vital processes of honey bees and their optimization. - M .: All-Union Academy of Agricultural Sciences named after V.I. Lenin. - 1982.
3. Дж. Ту. Р. Гонсалес. Принципы распознавания образов. - М.: Мир, 1978, стр. 177. (Обучаемые классификаторы образов, детерминистский подход). 3. J. Tu. R. Gonzalez. Pattern recognition principles. - M .: Mir, 1978, p. 177. (Trained classifiers of images, deterministic approach).
4. Основы метрологии и электрические измерения. Под ред. Е.М. Душина. - Л.: Энергоатомиздат, 1987. 4. Fundamentals of metrology and electrical measurements. Ed. EAT. Dushina. - L .: Energoatomizdat, 1987.
5. Шиндовский Э. , Щурц О. Статистические методы управления качеством/Контрольные нормы и планы контроля/ Пер. с немецкого. - М.: Мир, 1976-579 с. 5. Shindovsky E., Schurts O. Statistical methods of quality management / Control norms and control plans / Per. from German. - M .: Mir, 1976-579 p.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98118871A RU2167518C2 (en) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | Method for determining information contents of bee family acoustic signal spectrum components when recognizing their state |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98118871A RU2167518C2 (en) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | Method for determining information contents of bee family acoustic signal spectrum components when recognizing their state |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU98118871A RU98118871A (en) | 2000-08-27 |
RU2167518C2 true RU2167518C2 (en) | 2001-05-27 |
Family
ID=20211372
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98118871A RU2167518C2 (en) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | Method for determining information contents of bee family acoustic signal spectrum components when recognizing their state |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2167518C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2443982C2 (en) * | 2010-02-08 | 2012-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Method of diagnosing state of bee families based on audible nose thereof |
RU2501211C2 (en) * | 2011-10-31 | 2013-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Method (versions) and device of diagnostics of state of bee-families according to their acoustic noise |
-
1998
- 1998-10-16 RU RU98118871A patent/RU2167518C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Еськов Е.К. Акустическая сигнализация общественных насекомых. - М. Наука, 1979. Еськов Е.К. Управление процессами жизнедеятельности медоносных пчел и их оптимизация. - М. Всесоюзная академия сельскохозяйственных наук имени В.И.Ленина. 1982. Гонсалес ДЖ.ТУ.Р. Принципы распознавания образцов - М.: Мир, 1978, с.177. (Обучаемые классификаторы образцов, детерминистический подход). * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2443982C2 (en) * | 2010-02-08 | 2012-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Method of diagnosing state of bee families based on audible nose thereof |
RU2501211C2 (en) * | 2011-10-31 | 2013-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Method (versions) and device of diagnostics of state of bee-families according to their acoustic noise |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Luo et al. | Comparison of statistical and neural network methods for classifying cereal grains using machine vision | |
CN111000553B (en) | Intelligent classification method for electrocardiogram data based on voting ensemble learning | |
CN108959895B (en) | Electroencephalogram EEG (electroencephalogram) identity recognition method based on convolutional neural network | |
CN112711983B (en) | Nuclear analysis system, method, electronic device, and readable storage medium | |
US7136809B2 (en) | Method for performing an empirical test for the presence of bi-modal data | |
US7233692B2 (en) | Method and computer program product for identifying output classes with multi-modal dispersion in feature space and incorporating multi-modal structure into a pattern recognition system | |
CN114081508A (en) | Spike detection method based on fusion of deep neural network and CCA (continuous channel assessment) features | |
Priyanka et al. | Feature selection and classification of Epilepsy from EEG signal | |
Srinivas et al. | Prediction of guava plant diseases using deep learning | |
RU2167518C2 (en) | Method for determining information contents of bee family acoustic signal spectrum components when recognizing their state | |
US7164791B2 (en) | Method and computer program product for identifying and incorporating new output classes in a pattern recognition system during system operation | |
CN112990270B (en) | Automatic fusion method of traditional feature and depth feature | |
Rejer et al. | Classic genetic algorithm vs. genetic algorithm with aggressive mutation for feature selection for a brain-computer interface | |
CN106611180A (en) | Decision tree classifier construction method based on test cost | |
Saroja et al. | Data‐Driven Decision Making in IoT Healthcare Systems—COVID‐19: A Case Study | |
US20030191732A1 (en) | Online learning method in a decision system | |
EP2560108A1 (en) | Logical operation system | |
CN114943290B (en) | Biological intrusion recognition method based on multi-source data fusion analysis | |
George et al. | Leaf recognition using multi-layer perceptron | |
CN114925196A (en) | Diabetes blood test abnormal value auxiliary removing method under multilayer perception network | |
WO2010151465A1 (en) | System and associated method for determining and applying sociocultural characteristics | |
Pandolfi et al. | Discrimination and identification of morphotypes of Banksia integrifolia (Proteaceae) by an Artificial Neural Network (ANN), based on morphological and fractal parameters of leaves and flowers | |
Binder et al. | A comparison of convolutional neural networks and feature-based machine learning methods for the ripeness classification of strawberries | |
El-Deredy et al. | Identification of relevant features in/sup 1/H MR tumour spectra using neural networks | |
CN112465152B (en) | Online migration learning method suitable for emotional brain-computer interface |